ViewDesignEngine/include/vde/core/aabb.h

#pragma once
#include "vde/core/point.h"
#include <algorithm>
#include <limits>

namespace vde::core {

/**
 * @brief 轴对齐包围盒（AABB）
 *
 * 用最小/最大两个角点表示的三维轴对齐包围盒。
 * 支持增量扩展、包含/相交测试、几何属性查询。
 *
 * @tparam T 标量类型（通常为 double 或 float）
 *
 * @note 初始状态为空（min = +∞, max = -∞），需要通过 expand() 初始化
 *
 * @ingroup core
 */
template <typename T>
class AABB {
public:
    /**
     * @brief 构造空包围盒
     *
     * min 初始化为 T 最大值，max 初始化为 T 最小值，
     * 表示"无内容"的空状态。
     */
    AABB() : min_(Point3D::Constant(std::numeric_limits<T>::max())),
             max_(Point3D::Constant(std::numeric_limits<T>::lowest())) {}

    /**
     * @brief 从两个角点构造包围盒
     *
     * @param min 最小角点
     * @param max 最大角点
     *
     * @pre min 的各分量 ≤ max 的各分量
     */
    AABB(const Point3D& min, const Point3D& max) : min_(min), max_(max) {}

    /**
     * @brief 扩展包围盒以包含给定点
     *
     * 逐分量取 min/max，保证包围盒包含该点。
     * 若包围盒为空，此调用等效于初始化为包含该点的退化盒。
     *
     * @param p 要包含的点
     *
     * @code{.cpp}
     * AABB3D box;
     * for (auto& p : points) box.expand(p);
     * @endcode
     */
    void expand(const Point3D& p) {
        min_ = min_.cwiseMin(p);
        max_ = max_.cwiseMax(p);
    }

    /**
     * @brief 扩展包围盒以包含另一个 AABB
     *
     * @param other 另一个包围盒
     */
    void expand(const AABB& other) {
        min_ = min_.cwiseMin(other.min_);
        max_ = max_.cwiseMax(other.max_);
    }

    /**
     * @brief 包围盒中心点
     * @return (min + max) / 2
     */
    [[nodiscard]] Point3D center() const { return (min_ + max_) * 0.5; }

    /**
     * @brief 包围盒对角线向量（从 min 到 max）
     * @return max - min
     */
    [[nodiscard]] Vector3D extent() const { return max_ - min_; }

    /**
     * @brief 包围盒表面积
     * @return 2 * (dx*dy + dy*dz + dz*dx)
     */
    [[nodiscard]] T surface_area() const {
        Vector3D e = extent();
        return 2.0 * (e.x() * e.y() + e.y() * e.z() + e.z() * e.x());
    }

    /**
     * @brief 包围盒体积
     * @return dx * dy * dz
     */
    [[nodiscard]] T volume() const {
        Vector3D e = extent();
        return e.x() * e.y() * e.z();
    }

    /**
     * @brief 测试点是否在包围盒内部（含边界）
     *
     * @param p 测试点
     * @return true 若 min ≤ p ≤ max（各分量）
     */
    [[nodiscard]] bool contains(const Point3D& p) const {
        return (p.array() >= min_.array()).all() && (p.array() <= max_.array()).all();
    }

    /**
     * @brief 测试两个包围盒是否相交（含边界接触）
     *
     * @param other 另一个包围盒
     * @return true 若存在交集
     */
    [[nodiscard]] bool intersects(const AABB& other) const {
        return (min_.array() <= other.max_.array()).all()
            && (max_.array() >= other.min_.array()).all();
    }

    /// 获取最小角点
    [[nodiscard]] const Point3D& min() const { return min_; }
    /// 获取最大角点
    [[nodiscard]] const Point3D& max() const { return max_; }

private:
    Point3D min_, max_;
};

/// 双精度三维包围盒
using AABB3D = AABB<double>;
/// 单精度三维包围盒
using AABB3f = AABB<float>;

}  // namespace vde::core